[发明专利]一种Frenet坐标多源数据的坐标统一车辆位置估测系统及方法

说明书

本发明公开了一种Frenet坐标多源数据的坐标统一车辆位置估测系统及方法。本发明建立Frenet坐标系；获取每个采集时刻的车辆振动信号、车辆三维点云数据、车辆电磁波数据和车辆图像数据并无线传输至中央服务器；中央服务器根据信号解算每个采集时刻车辆感知传感器对应的车辆所处的桩号、所处的车道号、在各坐标系下的质心平面坐标，构建每个采集时刻车辆感知传感器的车辆数据、在各坐标系下的质心平面坐标；结合变换矩阵以及坐标变换，得到每个采集时刻车辆各坐标系转换至Frenet坐标系下的质心平面坐标；根据异源数据误差计算每个采集时刻车辆感知传感器对应的车辆唯一的质心平面坐标。本发明构建的多源数据坐标统一和融合方法，能有效提升车辆位置感知精度。

技术领域

本发明涉及车辆坐标转换和信息融合领域，尤其涉及一种Frenet坐标多源数据的坐标统一车辆位置估测系统及方法。

背景技术

在智能交通领域，单一传感器虽能在一定程度上感知交通信息，但受到传感器性能的限制，获取的交通信息存在一定局限性，且受到天气、环境等因素干扰，传感器获取的车辆行驶信息在时间、空间上容易间断，无法获取每时刻高精度的车辆位置信息，从而严重制约高精度车辆轨迹数据的获取，导致无法深入挖掘交通流特性。

使用多源传感器进行融合感知是当前获取更加全面准确的交通信息的关键，目前用于车辆行驶信息采集的传感器主要包括路面、路侧两种应用场景，传感器主要包括感应类、雷达、视频设备。在多源信息融合过程中，多设备获取的原始数据格式不同、坐标系不统一，导致多源设备数据无法融合使用。

由此可见，现存技术难点是如何在道路全域实现不同感知设备所获取数据间的坐标统一及信息融合，从而构建车辆与道路、车辆与车辆之间的统一位置关系，提升感知的车辆位置信息的精度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种Frenet坐标多源数据的坐标统一车辆位置估测系统及方法，将不同道路线形下，路面车辆感知传感器和路侧微波雷达、激光雷达、视频设备获取的车辆质心坐标数据统一转换至Frenet坐标系下，由此建立车辆与车辆、车辆与道路之间的位置关系，通过融合多种设备的感知结果，提升车辆位置信息的感知精度，有助于实现对全时域车辆轨迹信息的精准表达。

本发明系统的技术方案为一种Frenet坐标多源数据的坐标统一车辆位置估测系统，包括：

多个车辆感知传感器、多个激光雷达、多个微波雷达、多个视频设备；

所述中央服务器分别与所述的多个车辆感知传感器依次无线连接；

所述中央服务器分别与所述的多个激光雷达依次无线连接；

所述中央服务器分别与所述的多个微波雷达依次无线连接；

所述中央服务器分别与所述的多个视频设备依次无线连接；

使用道路中心线作为Frenet坐标系的参考线，建立Frenet坐标系；当道路上有车辆经过时，获取每个采集时刻的车辆振动信号、车辆三维点云数据、车辆电磁波数据、车辆图像数据并无线传输至中央服务器；中央服务器通过信号进行解算，分别得到每个采集时刻车辆感知传感器对应的车辆所处的桩号、所处的车道号、在各坐标系下的质心平面坐标，构建每个采集时刻车辆感知传感器的车辆数据、在各坐标系下的质心平面坐标；结合变换矩阵进行变换，得到每个采集时刻车辆各坐标系转换至UTM平面坐标系下的质心平面坐标，进一步进行坐标变换，得到每个采集时刻车辆各坐标系转换至Frenet坐标系下的质心平面坐标；基于多源感知设备在Frenet坐标系下表达的每个采集时刻感知到车辆的车辆感知传感器对应的车辆的质心平面坐标，根据异源数据误差大小计算每个采集时刻感知到车辆的车辆感知传感器对应的车辆唯一的质心平面坐标。

本发明方法的技术方案为一种Frenet坐标多源数据的坐标统一车辆位置估测方法，具体步骤如下：